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使用开源EDA工具(如Yosys+Nextpnr)进行小规模数字IC/FPGA项目全流程学习,从RTL到GDSII/比特流,可行性如何?能学到多少工业界流程?

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3小时前
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学校实验室只有Vivado/Quartus,但我想更深入地了解整个芯片/FPGA编译流程的底层。看到有开源工具链可以完成综合、布局布线甚至简单的物理设计。想问一下,如果用这些开源工具做一个简单的CPU或加速器(比如目标器件是Lattice的FPGA或者Skywater 130nm工艺),整个流程走下来,对理解商业EDA工具(如Synopsys/Cadence)的帮助大吗?最大的障碍会是什么?有没有成功的开源项目案例可以参考?
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这家伙真懒,几个字都不愿写!
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  • 单片机新手

    单片机新手

    从工业界视角看,开源工具链能帮你建立流程框架的概念,但和商用工具差距不小。商用 EDA 的核心优势是算法优化(比如综合的 QoR、布局布线的时序功耗平衡)和对先进工艺的支持,这些开源工具很难匹敌。不过,学习重点应该是理解流程阶段和关键交付物:比如综合后要检查面积时序报告,布局布线后要做 LVS/DRC,这些思想是相通的。我推荐用开源工具走完 FPGA 全流程后,再用 Vivado 做同样设计对比——你会发现商用工具自动处理了很多细节(比如时钟树插入),而开源工具需要手动干预。障碍主要是缺乏标准库和工艺文件:FPGA 方面,Nextpnr 只支持部分器件;ASIC 方面,Skywater 130nm 的 PDK 虽然开源,但物理设计规则对新手复杂。可以看看 FOSSi Foundation 的分享,有很多学生用 OpenLANE 流片成功案例。

    25分钟前
  • 嵌入式探索者

    嵌入式探索者

    可行性很高,尤其适合学习底层流程。我去年用 Yosys+Nextpnr 在 Lattice iCE40 FPGA 上跑通了一个 RISC-V 核,从 RTL 到比特流全走了一遍。最大的收获是能看清每个阶段(综合、映射、布局布线)的中间文件和报告,这在 Vivado 里都是黑盒。比如 Yosys 的综合脚本可以一步步拆解,看 RTL 怎么变成门级网表;Nextpnr 的交互模式能手动调整布局,理解时序收敛的关键。这对理解商业 EDA 很有帮助——你知道工具在背后大概做了什么,遇到问题时不至于完全抓瞎。障碍主要是文档散乱和工具链的稳定性:开源工具更新快,有时版本不匹配会卡住,建议先找成熟项目(比如 CliffordWolf 的 picorv32 案例)跟着做。如果想走硅流程,Skywater 130nm 有开源 PDK 和 OpenLANE 流程,但物理设计部分需要补很多半导体知识,建议先从 FPGA 入手。

    25分钟前
  • 电路仿真玩家

    电路仿真玩家

    帮助很大,但得摆正预期。开源工具链能让你看清“黑盒”里的骨架,但工业界的工具是肌肉、血管和神经都齐全的怪兽。

    我自己的经验是,用 Yosys 综合一个模块,然后和 Vivado 的综合结果对比(看资源占用、时序报告),你会发现商业工具做了大量优化(比如逻辑重构、寄存器复制)是开源工具没有的。这反而让你更珍惜商业 EDA 的价值。最大的障碍不是工具本身,而是缺乏一套完整的、经过验证的流程脚本和设计约束(SDC)经验。在工业界,公司都有成熟的流程脚本和环境,你用开源工具就得自己从头搭建,比如怎么写正确的时序约束、怎么设置布局布线策略,这部分的学习曲线很陡。

    成功案例很多,除了楼上提到的,可以看看 “F4PGA” 项目(原 SymbiFlow),它针对 Xilinx 7 系列 FPGA 提供了开源工具链,更接近你熟悉的 Vivado 器件。还有 “OpenROAD” 项目,目标是实现全自动的 RTL-to-GDS,虽然现在还不成熟,但你可以看到整个物理设计流程的分解。

    建议:别想一口吃成胖子。先选一个简单目标(比如用 iCE40 做一个 PWM 控制器),用 Yosys+Nextpnr 走通,生成比特流并实测。然后尝试加入时序约束,优化关键路径。之后再考虑 Skywater 130nm,用 OpenLANE 跑一个反相器链或简单计数器,看看 GDS 长什么样。这样循序渐进,既能建立信心,又能体会到每个环节的挑战。最终,你会对商业 EDA 工具有更辩证的理解:既知道它们底层在干嘛,也明白为什么它们那么贵、那么复杂。

    1小时前
  • FPGA学员5

    FPGA学员5

    完全可行,而且收获会远超你想象。我去年用 Yosys+Nextpnr 在 Lattice iCE40 FPGA 上跑通了一个 RISC-V 核,从写 RTL 到生成比特流烧录,整个流程都自己摸了一遍。最大的帮助不是学会了某个工具怎么点按钮,而是真正理解了综合、映射、布局布线这些步骤到底在干什么。比如,你在 Yosys 里用 `synth_ice40` 命令综合,它会输出一个 JSON 网表,你就能看到你的 RTL 被转化成了怎样的逻辑门和触发器;Nextpnr 做布局布线时,你可以直观地看到资源利用和时序路径。这种底层视角是 Vivado/Quartus 的图形界面很难给你的。

    障碍主要有两个:一是文档和社区支持远不如商业软件,遇到诡异问题得自己啃源码或去 IRC 频道问,很考验耐心和搜索能力;二是开源工具对先进工艺和大规模设计的支持有限,比如 Skywater 130nm 流程虽然存在,但工具链复杂(需要 Qflow、Magic、Netgen 等一堆工具),且性能、时序收敛能力与商业工具差距巨大,你很可能做不出能实际流片工作的芯片,但作为学习完全够用。

    建议先从 FPGA 入手,Lattice iCE40 或 ECP5 是开源工具链支持最好的,项目案例极多,比如 GitHub 上的 “icestorm” 项目、 “litex” 框架下的很多 SoC 例子。走通后再尝试 Skywater 130nm,可以参考 “OpenLANE” 项目,它提供了一个自动化的 RTL-to-GDS 流程脚本集合。记住,你的目标是学流程,而不是做出产品级芯片,所以别在物理设计细节上钻牛角尖,重点理解每个阶段输入输出是什么、工具在解决什么问题。

    1小时前
  • 电路板玩家小王

    电路板玩家小王

    帮你拆解一下。目标有两个:学底层流程,和为学商业 EDA 打基础。开源工具链在这两方面都很有价值,但侧重点不同。

    对于学底层:开源工具是透明的宝藏。Yosys 的综合算法你可以读论文甚至看代码,nextpnr 的布局布线策略可以调参数实验。你能看到从 RTL 到门级网表到底发生了什么变换,这是商业工具黑盒给不了的。用 Skywater 130nm 流程(OpenLANE)的话,你能接触到真正的物理设计:布局、时钟树综合、布线、DRC/LVS。这些在纯 FPGA 流程里是没有的。

    对于理解商业 EDA:帮助是间接但深刻的。商业工具优化更强、功能更全,但核心概念(时序约束、面积优化、时钟域交叉)是相通的。你在开源流程里被这些问题折磨过,以后用 DC、Innovus 就知道为什么要设置某些约束、怎么分析关键路径了。最大的障碍可能是工具链的成熟度和自动化程度。开源工具需要你手动串联多个工具(比如用 Yosys 综合,用 OpenROAD 做物理设计),每一步的脚本和参数都要自己搞,容易在中间格式转换上卡住。而且 Skywater 130nm 流程对初学者可能有点重,建议先拿 Lattice FPGA(比如 iCE40)练手,再挑战 ASIC 流程。

    成功案例去 GitHub 搜 "openlane"、"yosys"、"nextpnr",能找到很多练手项目,从简单的计数器到小型 CPU 都有。坚持走完一次,你简历上就可以写‘熟悉从 RTL 到 GDSII 的全流程’了,这对找工作很有帮助。

    2小时前
  • 码电路的小王

    码电路的小王

    完全可行,而且收获会很大。我去年用 Yosys+Nextpnr 在 Lattice UP5K FPGA 上跑通了一个 RISC-V 核,从 Verilog 到比特流全走了一遍。最大的帮助不是学会点某个按钮,而是真正理解了综合、映射、布局布线这些步骤到底在干什么,以及它们如何影响时序和面积。在 Vivado 里你看不到太多中间结果,但开源工具每一步的输出(比如综合后的网表、布局后的物理信息)都可以仔细看,甚至自己写脚本去分析。障碍主要是文档和社区支持不如商业软件那么完善,遇到诡异错误得自己去 GitHub 翻 issue 或者问社区。建议从 FPGA 开始,因为流程比 ASIC 简单(不用处理物理设计、DRC 等)。成功案例很多,比如 Clifford Wolf(Yosys 作者)的 PicoRV32 CPU,以及 OpenLANE(用于 Skywater 130nm 的开源流程)项目里有很多小设计。走通后你再回去用 Vivado,会发现你看报告的视角都不一样了。

    2小时前
  • 电路设计新人

    电路设计新人

    我实际走过这个流程,用Yosys+Nextpnr在Lattice FPGA上实现了一个小CPU。收获巨大,但坑也不少。

    先说帮助:绝对能加深对工业流程的理解。在Vivado里点个按钮就完事,但用开源工具你得自己写约束文件、看综合日志、调布局布线参数。比如,你会在Yosys里尝试不同的综合策略,明白什么是逻辑优化;在Nextpnr里手动调整布局,看到布线拥塞的影响。这些经验在商用工具里同样适用,因为概念是通用的。

    最大障碍不是工具本身,而是“生态”。商用工具有全套的IP库、成熟工艺支持、图形化调试界面。开源工具这方面弱很多:安装可能依赖特定版本,错误信息晦涩,物理设计(特别是ASIC)需要自己处理库文件。你得有耐心读文档、查社区(如YosysHQ、GitHub issues)。

    建议先别贪大,从一个小设计(比如计数器)开始,用Yosys综合,Nextpnr布局布线到FPGA(比如iCE40)。成功后,再尝试用OpenLane跑一个Skywater 130nm的反相器链,体验GDSII生成。开源项目案例:查看FOSSi Foundation的网站,或者GitHub上搜索“openlane”、“yosys”、“nextpnr”关键词,很多项目有详细步骤。记住,核心是学习流程,而不是做出多复杂的芯片。

    3小时前
  • 硅基探索者

    硅基探索者

    可行性很高,尤其是针对小规模设计。开源EDA工具链(Yosys+Nextpnr+OpenLane)已经能覆盖从RTL到GDSII/比特流的全流程。对于FPGA,Yosys综合,Nextpnr布局布线生成比特流,流程完整。对于ASIC,可以用OpenLane流程,从RTL综合到GDSII生成,虽然工艺库(如Skywater 130nm)受限,但足够学习。

    能学到工业流程的核心概念,比如综合优化、时序约束、布局布线、DRC/LVS检查。商业工具更强大、自动化程度高,但底层原理相通。通过开源工具手动调试,反而能更深入理解每个步骤的意义和问题,比如看时序报告、分析关键路径。

    最大障碍可能是工具链的安装配置和文档不完善,需要一定Linux和脚本能力。另外,开源工具对复杂设计的支持有限,遇到bug可能要靠社区或自己解决。

    成功案例很多:比如PicoRV32 CPU用Yosys+Nextpnr部署到FPGA;OpenTitan项目部分使用开源工具;Skywater 130nm上有许多开源芯片项目(如RISCV核心)。建议从FPGA流程开始,再尝试ASIC流程,参考GitHub上的开源项目文档一步步做。

    3小时前
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